[发明专利]一种全木薯发酵生产柠檬酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发酵生产柠檬酸的方法，尤其是一种全木薯发酵生产柠檬酸的方法。

背景技术

目前，国内柠檬酸行业主要以玉米、瓜干、木薯等作为生产原料发酵生产柠檬酸，其中使用玉米的约占95％，其原料处理及发酵工艺路线如下：干玉米籽粒，经过除尘、除杂，直接粉碎成玉米粉，按一定比例加水调浆，在淀粉酶的作用下，经过高温液化处理，成为流动性较好、便于菌种利用的液化液进入发酵过程，在发酵过程中，通过黑曲霉菌种代谢积累柠檬酸，发酵结束，将含有柠檬酸的发酵液进行下游提取及精制获得柠檬酸产品。玉米原料处理和发酵过程中，产生副产物玉米渣和菌丝渣。

但是，随着粮食危机的进一步蔓延，玉米作为主要粮食供应日益紧张，而瓜干由于其产量小、经济成本高等限制了其广泛应用，所以人们开始致力于采用非粮原料发酵生产柠檬酸的研究，以缓解粮食危机带来的压力。

木薯广泛种植于热带和部分亚热带地区，在我国以广东和广西的种植面积最大，福建和台湾次之，云南、贵州、四川、湖南、江西等省也有少量栽培。木薯含有亚麻仁苦苷，水解后会产生游离氢氰酸，若生食或食品加工过程处理不当易引起中毒，但在加工成薯干后，亚麻仁苦苷大部分都被去除，且用于柠檬酸生产过程在发酵之前的蒸煮液化可将亚麻仁苦苷去除掉，不会危害发酵。因此，作为一种资源丰富、淀粉含量高(木薯干淀粉含量在71％以上)的作物，木薯被用作柠檬酸生产原料对缓解全球粮食压力有重要意义。

但是，使用木薯作为柠檬酸生产原料时，由于其蛋白含量偏低，发酵过程需要补充氮源，而且木薯中胶体物质较多，发酵液粘稠溶氧差。总之，现行的木薯发酵工艺相对于玉米发酵工艺，存在发酵底物浓度低、转化率低、发酵周期长等问题，从而导致发酵粮耗、能耗偏高，发酵指数，发酵产量低等问题，同时对于下游提取也有一定影响。而且传统的木薯发酵工艺中，通过菌体自身分泌酶类对原料进行分解糖化，由于菌体自身酶活力不够以及糖化条件不适合，糖化不彻底，发酵残糖高。

专利申请号为200910233468.4的“一种木薯去渣发酵生产柠檬酸的方法”和专利申请号为201010249932.1的“一种混合发酵原料生产柠檬酸的方法”分别公开了利用木薯作为柠檬酸生产原料和将玉米与木薯混合发酵生产柠檬酸的工艺，前者是采用玉米或来源有限的豆饼粉作为有机氮源，后者则只用玉米作为有机氮源，两者基本上还是通过添加玉米作为发酵原料，没有从根本上避免玉米消耗的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种全木薯发酵生产柠檬酸的方法，采用本发明既可以避免玉米原料的消耗，又能除去木薯发酵液中过多胶质，而且实现了原料的彻底糖化，降低了发酵粮耗，减轻了环保负荷。

本发明提出的一种全木薯发酵生产柠檬酸的方法，其主要步骤为粉碎、调浆、液化、过滤、发酵工序，具体步骤为：

(1)称取木薯原料，粉碎成木薯粉；

(2)向粉碎后的木薯粉中加水，调浆；

(3)将木薯浆输进喷射液化装置，加入高温α-淀粉酶，并进行液化；液化温度为80-110℃，时间0.5-2h，α-淀粉酶的加入量为木薯粉质量的0.2-0.6‰；

(4)对液化后的木薯浆过滤，保留滤清液；

(5)称取蛋白渣或蛋白粕，将其粉碎；

(6)向粉碎后的蛋白渣或蛋白粕中加水，调浆成为蛋白浆；

(7)将蛋白浆输进喷射液化装置，加入高温α-淀粉酶，并进行液化；液化温度为80-105℃，时间0.5-1h，α-淀粉酶的加入量为蛋白渣或蛋白粕干基质量的0.1-0.3‰；

(8)将木薯滤清液和蛋白渣或蛋白粕液化液混合通入发酵罐，调节pH至4-4.5，100-105℃灭菌30min，然后降温至65-70℃；

(9)向发酵罐中加入酸性复合酶糖化；

(10)降温至35-37℃，将发酵罐中接入黑曲霉菌种，通风发酵至发酵结束；

(11)发酵结束后，发酵液进入提取工序提取柠檬酸；

其中步骤(9)中糖化时选用的酸性复合酶加入量为木薯粉质量的0.3-0.4‰，糖化条件为65-70℃糖化10-15h；步骤(5)中采用蛋白渣或蛋白粕作为氮源，粉碎后的蛋白渣或蛋白粕粒径小于1mm。

首先，为了保证木薯粉调浆均匀，需要将木薯粉碎成木薯粉，使其能通过60目筛网。由于木薯浆浓度过低会导致发酵浓度降低，从而最终减少产量；浓度过大会影响后期液化效果，所以调浆时，木薯粉与水的质量比为1∶3。